鄧子夜，文正國，胡佳寧，時(shí)小倩，郭萬森，關(guān)雨彤

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

隨著碳中和目標(biāo)的提出，近年來巨型水電站建設(shè)迎來新一波高潮，水電建設(shè)的國產(chǎn)化進(jìn)程日益推進(jìn)。作為水電自動(dòng)化解決方案的主要研制單位的北京中水科水電科技開發(fā)有限公司推出了完全自主產(chǎn)權(quán)的iP9000全新一代智能對(duì)象一體化平臺(tái)，該平臺(tái)陸續(xù)在清江梯調(diào)、三峽左岸、三峽梯調(diào)、三峽昆明梯調(diào)、白鶴灘、五強(qiáng)溪、公伯峽等國內(nèi)外大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目中陸續(xù)投入使用[1][2]。

在一體化平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面研發(fā)過程中，針對(duì)如何提高運(yùn)行人員快速響應(yīng)并處理電力系統(tǒng)事件，人機(jī)界面交互工具（IPM、OIX）的設(shè)計(jì)時(shí)始終遵循以對(duì)象化為基礎(chǔ)，設(shè)想用戶通過簡(jiǎn)單建模構(gòu)造動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)界面，并依此研發(fā)出了動(dòng)態(tài)光字牌技術(shù)[3]。

1 光字牌技術(shù)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)光字牌源于在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中與各種接點(diǎn)式控制檢測(cè)儀表配套使用監(jiān)視各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，物理盤柜中設(shè)置閃光報(bào)警儀系統(tǒng)或外接電鈴，通過聲光或閃爍來提示報(bào)警功能。它是運(yùn)行人員監(jiān)視站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況、保護(hù)動(dòng)作情況等的重要的信號(hào)設(shè)備，其主要由現(xiàn)場(chǎng)繼電器等硬件接點(diǎn)觸發(fā)，通過中央信號(hào)屏上的小燈照亮對(duì)應(yīng)的字牌而反映在電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

隨著中央信號(hào)屏的取消，傳統(tǒng)光字牌也被監(jiān)控上位機(jī)（工程師站）的虛擬光字牌取代，由于虛擬光字牌的信號(hào)即可取自現(xiàn)場(chǎng)硬件接點(diǎn)，又可通過監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部軟件判斷邏輯觸發(fā)，因此其提供給運(yùn)行人員的信息內(nèi)容比傳統(tǒng)光字牌更加豐富，光字牌技術(shù)在電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用越來越廣泛。本文介紹的動(dòng)態(tài)光字牌是一種上位機(jī)畫面中的虛擬光字牌，也稱軟光字牌。

2 光字牌功能在水電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在水電站的中控室中，運(yùn)行維護(hù)人員要不時(shí)監(jiān)視各機(jī)組、主接線、廠用電等的運(yùn)行狀況，檢查系統(tǒng)是否存在告警信號(hào)。在大型水電站及水電集控中心，由于水電站設(shè)備數(shù)量多、層次多，導(dǎo)致信號(hào)量大，如果監(jiān)控運(yùn)行人員在各機(jī)組設(shè)備畫面中來回切換巡視，將導(dǎo)致運(yùn)行人員瀏覽次數(shù)多、視覺疲勞以及工作效率低下等后果。

在水電站SCADA系統(tǒng)集成時(shí)，將電站內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況、保護(hù)動(dòng)作等重要信號(hào)設(shè)置為告警點(diǎn)，并將它們的告警信號(hào)以虛擬光字牌的形式集中繪制到某幾張畫面內(nèi)，使得光字牌告警信息一目了然，以便于運(yùn)行人員的監(jiān)視電站運(yùn)行的異常狀況。在設(shè)備出現(xiàn)異常告警后，這些畫面內(nèi)與信號(hào)相對(duì)應(yīng)的告警光字牌將被點(diǎn)亮，光字牌“點(diǎn)亮”的過程其實(shí)是圖元由常態(tài)色變?yōu)榫旧囊粋€(gè)過程。運(yùn)行人員通過對(duì)點(diǎn)亮的光字牌相關(guān)的告警信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)處理后，光字牌將自動(dòng)恢復(fù)為非告警的常態(tài)顯示。

圖1 傳統(tǒng)光字牌畫面

傳統(tǒng)光字牌技術(shù)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)了以下具體功能：

（1）告警光字信號(hào)的集中展示；

（2）按照告警信號(hào)是否觸發(fā)來驅(qū)動(dòng)圖元?jiǎng)討B(tài)展示；

（3）光字牌的組織結(jié)構(gòu)可由設(shè)計(jì)及集成人員更改調(diào)換。

隨著軟光字牌功能在電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的推廣，光字牌技術(shù)在SCADA系統(tǒng)運(yùn)行過程中取得了良好的效果，提升了運(yùn)行操作人員的工作效率，減輕了遍歷巡視畫面的工作壓力[4]。

3 動(dòng)態(tài)光字牌的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

隨著iP9000一體化平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的逐步升級(jí)及項(xiàng)目應(yīng)用，特別是在大型流域集控調(diào)度中心實(shí)踐中，如何通過最少的操作次數(shù)快速定位告警、提高運(yùn)行人員的處理響應(yīng)速度，成為了對(duì)光字牌技術(shù)的新要求。人機(jī)界面在開發(fā)過程中，以對(duì)象化建模為基礎(chǔ)、鑒于數(shù)模一體化概念，創(chuàng)建動(dòng)態(tài)光字牌控件，使得用戶可以通過最簡(jiǎn)單的圖形建模構(gòu)造系統(tǒng)動(dòng)態(tài)光字畫面，并依此研發(fā)出了動(dòng)態(tài)光字牌。

3.1 功能設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)光字牌在設(shè)計(jì)過程中，貫徹對(duì)象化建模思想，通過一次數(shù)據(jù)建模，在畫面集成時(shí)一次完成，而無需工程人員對(duì)系統(tǒng)中所有的光字牌逐一繪制。這樣可以大大減輕工程人員在繪制光字畫面過程中特別當(dāng)系統(tǒng)告警點(diǎn)發(fā)生變化后，需要反復(fù)對(duì)系統(tǒng)所有告警點(diǎn)的查漏補(bǔ)缺及查重等工作。

對(duì)于運(yùn)行人員來說，在沒有告警事件發(fā)生時(shí)，無需反復(fù)巡視光字牌畫面；只有當(dāng)配置為需要推光字牌畫面的事件產(chǎn)生變位報(bào)警時(shí)才需要關(guān)注相關(guān)事件及光字牌對(duì)應(yīng)的相關(guān)業(yè)務(wù)畫面。

用戶可以在光字牌上瀏覽光字事件信息、事件等級(jí)、進(jìn)行光字事件確認(rèn)，同時(shí)，根據(jù)對(duì)象化建模配置，可以點(diǎn)擊光字牌跳轉(zhuǎn)至指定畫面進(jìn)行進(jìn)一步的事件查看及流程處理。

圖2 動(dòng)態(tài)光字牌數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)

3.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

（1）數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)建模是構(gòu)建光字牌事件對(duì)象列表的重要步驟，它是告警事件運(yùn)行監(jiān)視的主要依據(jù)，也是系統(tǒng)是否推送動(dòng)態(tài)光字牌以及哪些對(duì)象動(dòng)作后推送光字牌的依據(jù)。

在一體化平臺(tái)通過DETool數(shù)據(jù)編輯工具進(jìn)行數(shù)據(jù)建模時(shí)，用戶可依據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，配置對(duì)象的光字信息。

用戶可以配置對(duì)象的告警等級(jí)、對(duì)象事件描述文字、是否推送光字牌等屬性來決定對(duì)象是否參與到動(dòng)態(tài)光字畫面中以及在畫面中單擊光字牌后是否跳轉(zhuǎn)到指定的畫面中。

由于動(dòng)態(tài)光字牌技術(shù)基于數(shù)據(jù)建模，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中不斷新增加或刪除對(duì)象點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)中的光字牌對(duì)象列表也隨之自動(dòng)更新。免去了傳統(tǒng)光字牌畫面中反復(fù)連點(diǎn)、反復(fù)繪制、增刪排列圖元等繁瑣的工作，實(shí)現(xiàn)了光字牌集成工作的智能一體化維護(hù)。

（2）動(dòng)態(tài)光字牌的實(shí)現(xiàn)

iP9000一體化平臺(tái)系統(tǒng)的人機(jī)界面基于先進(jìn)的跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架Qt GUI。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，iP9000平臺(tái)通過將事件進(jìn)行運(yùn)算整理，按照系統(tǒng)配置產(chǎn)生推動(dòng)態(tài)光字牌列表；在人機(jī)界面顯示過程中，通過動(dòng)態(tài)布局，將光字牌按照事件發(fā)生時(shí)序加載到光字牌顯示區(qū)框架內(nèi)。在圖元顯示時(shí)，光字牌框架根據(jù)圖元位置動(dòng)態(tài)地將光字牌顯示區(qū)嵌入顯示動(dòng)態(tài)光字牌圖元位置。

圖3 動(dòng)態(tài)光字牌展示

通過系統(tǒng)信號(hào)傳遞機(jī)制，當(dāng)?shù)讓邮录\(yùn)算發(fā)現(xiàn)新的光字牌事件產(chǎn)生后，立即發(fā)送信號(hào)消息通知OIX人機(jī)界面刷新最新的光字牌列表，加載并展示最新的光字牌畫面，達(dá)到了“一張光字畫面、動(dòng)態(tài)展現(xiàn)事件”的目的。

4 動(dòng)態(tài)光字牌的擴(kuò)展功能

在不同項(xiàng)目之間、項(xiàng)目的不同階段之間，用戶可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，利用系統(tǒng)自定義配置功能來配置動(dòng)態(tài)光字牌的不同展現(xiàn)方式。

4.1 臨時(shí)禁用

在機(jī)組調(diào)試接機(jī)運(yùn)行模式時(shí)，由于大量的接點(diǎn)調(diào)試動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致OIX人機(jī)界面中頻繁的推送出系統(tǒng)光字牌畫面，影響系統(tǒng)調(diào)試的監(jiān)視運(yùn)行。

為方便調(diào)試運(yùn)行，在系統(tǒng)中設(shè)置了臨時(shí)禁用動(dòng)態(tài)光字牌的功能，通過人機(jī)界面程序OIX啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)加參數(shù)“-bt”來觸發(fā)光字牌的臨時(shí)禁用功能。

4.2 可推送主機(jī)設(shè)置

在電廠實(shí)際監(jiān)視運(yùn)行過程中，不同的操作員站關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)往往不同。通過用戶配置可推送主機(jī)列表，可以方便地將動(dòng)態(tài)光字牌畫面固定在系統(tǒng)指定的某幾臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行，便于運(yùn)行管理工作的分類進(jìn)行。

4.3 顯示屏號(hào)設(shè)置

在上位機(jī)人機(jī)界面中，往往配置多屏顯示運(yùn)行監(jiān)視畫面，不同的電站的主操作屏經(jīng)常是不同的。由于動(dòng)態(tài)光字牌在事件發(fā)生后即刻動(dòng)態(tài)推送到人機(jī)界面中，如果經(jīng)常推送到操作員下令或長期監(jiān)視的主屏將干擾操作員的運(yùn)行工作，因此不同電站對(duì)動(dòng)態(tài)光字牌的顯示屏幕有不同的設(shè)置偏好。

針對(duì)這種需求，系統(tǒng)定制開發(fā)了動(dòng)態(tài)光字牌顯示屏號(hào)設(shè)置功能，當(dāng)用戶指定屏幕號(hào)后，動(dòng)態(tài)光字牌畫面在需要時(shí)將動(dòng)態(tài)展示在指定屏幕上。默認(rèn)地，動(dòng)態(tài)光字牌畫面展示在系統(tǒng)最右側(cè)的屏幕中。

5 結(jié)論

不同于傳統(tǒng)靜態(tài)光字牌，基于對(duì)象一體化數(shù)據(jù)建模的動(dòng)態(tài)光字牌功能的應(yīng)用，結(jié)合靈活豐富的擴(kuò)展配置，可以有效提高運(yùn)行人員的監(jiān)視效率，減少調(diào)試過程中大量點(diǎn)動(dòng)作產(chǎn)生動(dòng)態(tài)光字牌畫面對(duì)運(yùn)行監(jiān)視的干擾。同時(shí)，動(dòng)態(tài)光字牌基于數(shù)模一體化建模，大大減少了集成人員的集成維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)了光字牌功能在監(jiān)控系統(tǒng)中的智能顯示與維護(hù)，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。